果园乘坐自走式割草机的设计与试验研究

摘要

近年来，我国果园产业已经成为各地农村发展经济，提高当地人民收入水平的重要方式。目前，我国果园割草多以人力或手扶自走式割草机完成，导致作业劳动强度大，同时增大了作业的危险性，延误农时，影响果树生长及果品质量。随着农业产业结构的调整，果园产业的发展也越来越受到重视，果树种植面积和果品产量逐年递增，但是随着果园种植面积的增大，割草的强度与种植面积增大间的矛盾加剧，人们对果园割草机的需求日益逐渐强烈。但是，现有的割草机械又多用于草坪割草，真正用于果园割草的机械很少，而且国内割草机的类型较少，且多为进口产品，价格昂贵，不便于推广和使用，延缓了果园种植机械化的进程。针对这一状况，研发了经济适用的果园乘坐自走式割草机，以减少劳动强度，提高作业效率。
　　本文对果园割草技术的背景、意义及国内外研究现状进行了分析。从对目前果园割草技术研究状况出发，针对中国国情及果树园艺的技术要求，注重农艺与农机的结合，确定了果园乘坐自走式割草机整机结构。通过查阅相关资料，分析确定了割草机匹配动力、切割转速、割幅的大小、传动形式及刀盘安装位置等参数，并对带轮、轴等部件进行分析计算，确定了带轮、轴的设计尺寸;根据整机设计结构及分析计算的参数，通过AIP软件对果园乘坐自走式割草机的行走系统、传动系统、操纵装置与切割装置进行了三维设计。基于有限元分析软件Ansys Workbench对整机的关键部件进行了分析，验证了其结构设计的合理性。
　　通过对割草机样机进行田间试验，并对试验结果数据进行分析，验证了果园乘坐自走式割草机作业的割幅利用系数、割茬高度、割茬高度稳定性、碎草率以及漏割率性能指标均满足园艺设计要求。
　　田间试验与作业结果表明:乘坐自走式割草机性能稳定，割草效果良好，作业效率高，整机设计达到果园割草作业园艺要求。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究的意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究状况

1．3．2 国内研究现状综述

1．4 课题研究的内容和方法

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究的方法

2 果园乘坐自走式割草机作业的园艺要求

2．1 果园草类概况

2．2 果园乘坐自走式割草机的园艺要求

2．3 本章小结

3 果园乘坐自走式割草机的总体设计

3．1 果园乘坐自走式割草机的设计要求

3．2 果园乘坐自走式割草机的设计原则

3．3 果园乘坐自走式割草机整机结构及工作原理

3．3．1 割草机结构组成

3．3．2 割草机工作原理

3．4 割草机设计计算

3．4．1 割草机的功率分析与计算

3．4．2 刀片运动分析及切割转速的设计计算

3．4．3 割草机的刀片数的确定

3．4．4 割草机割幅的确定

3．4．5 割草机不漏割的条件

3．4．6 割草机的设计参数

3．5 传动系统设计计算

3．5．1 割草机传动方式与原理

3．5．2 传动装置总传动比

3．5．3 刀盘安装位置确定

3．5．4 带轮的设计计算

3．5．5 轴的设计计算

3．6 切割装置的设计计算

3．7 本章小结

4 割草机设计建模与有限元分析

4．1 AIP简介

4．2 行走系统的结构设计

4．2．1 机架建模

4．2．2 轮系建模

4．2．3 行走系统的装配

4．3 动力传动结构的设计

4．3．1 发动机输入轴的装配

4．3．2 刀盘带轮的设计

4．3．3 轴和轴承的设计

4．4 切割装置的结构设计

4．4．1 切割器的设计与装配

4．4．2 台壳与切割装置的装配

4．5 操纵装置的结构设计

4．5．1 行走操纵杆的设计

4．5．2 操纵装置的装配

4．6 割草机的整机装配与干涉检查

4．6．1 割草机的整机装配

4．6．2 干涉检查

4．7 割草机刀盘的模态分析

4．7．1 刀盘有限元模型的建立

4．7．2 材料的参数设置与模型的网格划分

4．7．3 刀盘有限元模态结果分析

4．8 本章小结

5 割草机性能试验与分析

5．1 试验条件

5．2 试验要求与指标

5．3 割草机的性能试验

5．3．1 试验方法

5．3．2 试验结果

5．4 试验结果分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

参考文献

作者简介

致谢

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